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题文

如图所示,AB是一个固定在竖直面内的弧形轨道,与竖直圆形轨道BCD在最低点B平滑连接,且B点的切线是水平的;BCD圆轨道的另一端D与水平直轨道DE平滑连接。B、D两点在同一水平面上,且B、D两点间沿垂直圆轨道平面方向错开了一段很小的距离,可使运动物体从圆轨道转移到水平直轨道上。现有一无动力小车从弧形轨道某一高度处由静止释放,滑至B点进入竖直圆轨道,沿圆轨道做完整的圆运动后转移到水平直轨道DE上,并从E点水平飞出,落到一个面积足够大的软垫上。已知圆形轨道的半径R=0.40m,小车质量m=2.5kg,软垫的上表面到E点的竖直距离h=1.25m、软垫左边缘F点到E点的水平距离s=1.0m。不计一切摩擦和空气阻力,弧形轨道AB、圆形轨道BCD和水平直轨道DE可视为在同一竖直平面内,小车可视为质点,取重力加速度g =10m/s2

(1)要使小车能在竖直圆形轨道BCD内做完整的圆周运动,则小车通过竖直圆轨道最高点时的速度至少多大;
(2)若小车恰能在竖直圆形轨道BCD内做完整的圆周运动,则小车运动到B点时轨道对它的支持力多大;
(3)通过计算说明要使小车完成上述运动,其在弧形轨道的释放点到B点的竖直距离应满足什么条件。

科目 物理   题型 计算题   难度 中等
知识点: 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系
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如图所示,正方形导线框ABCD之边长l=10cm,质量m=50g,电阻R=0.1Ω。让线框立在地面上,钩码质量m′=70g,用不可伸长的细线绕过两个定滑轮,连接线框AB边的中点和钩码,线框上方某一高度以上有匀强磁场B=1.0T。当钩码由图示位置被静止释放后,线框即被拉起,上升到AB边进入磁场时就作匀速运动。细绳质量、绳与滑轮间的摩擦和空气阻力均不计,g取10m/s2,求:

线框匀速进入磁场时其中的电流。
线框全部进入磁场所用的时间。
线框从图示位置到AB边恰好进入磁场时上升的高度。

如图所示,厚度为h、宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中,当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应。实验表明,当磁场不太强时,电势差U、电流IB的关系为Uk,式中的比例系数k称为霍尔系数。

设电流I是由自由电子的定向流动形成的,电子的平均定向移动速度为v,电荷量为e,回答下列问题:
达到稳定状态时,导体板上侧面A的电势________下侧面A′的电势(填“高于”“低于”或“等于”);
电子所受的洛伦兹力的大小为________;
当导体板上下两侧之间的电势差为U时,电子所受静电力的大小为________;
证明霍尔系数为k=,其中n代表导体内单位体积中自由电子的个数.

在斜角θ=30°的光滑导体滑轨AB的上端接入一个电动势E=3 V,内阻r=0.1Ω的电源,滑轨间距L=10 cm,将一个质量m=30 g,电阻R=0.4Ω的金属棒水平放置在滑轨上。若滑轨周围加一匀强磁场,当闭合开关S后,金属棒刚好静止在滑轨上,如图所示,求
金属棒中通过的电流;
滑轨周围空间所加磁场磁感应强度的最小值及其方向。

如图所示,长为L,电阻为r=0.30Ω、质量为m=0.10kg的金属棒CD垂直跨搁在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上,两导轨间距也为L,金属棒与导轨间接触良好,导轨电阻不计,导轨左端接有阻值R=0.50Ω的电阻。量程为0~3.OA的电流表串接在一条导轨上,量程为0~1.OV的电压表接在电阻R的两端。垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面。现以向右恒定外力F使金属棒向右移动。当金属棒以V=2.0m/s的速度在导轨平面上匀速滑动时,观察到电路中的一个电表正好满偏,而另一个电表未满偏。问:

满偏的电表是什么表?说明理由。
拉动金属棒的外力F多大?
若此时撤去外力F,金属棒将逐渐慢下来,最终停止在导轨上。求从撤去外力到金属棒停止运动的过程中通过电阻R的电量。

两根足够长的光滑平行直导轨MNPQ与水平面成θ角放置,两导轨间距为LMP两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向上,导轨和金属杆接触良好,它们的电阻不计。现让ab杆由静止开始沿导轨下滑。
ab杆下滑的最大速度vm
ab杆由静止释放至达到最大速度的过程中,电阻R产生的焦耳热为Q,求该过程中ab杆下滑的距离x及通过电阻R的电量q

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